Электрическое поле в вакууме. (Тема 13) презентация

Электрические заряды

1. Электрический заряд – носитель электромагнит-ного взаимодействия.

2. Электрический заряд может быть двух типов: положительный (при трении кожи о стекло) и отрицательный (при трении меха с эбонитом).

2. Носителями электрического заряда являются заряженные элементарные частицы с элементарным зарядом e=1.6⋅10-19 Кл : протон, электрон.

В любой электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов не изменяется.

5. Электрический заряд является релятивистcки инвариантным: его величина не зависит от системы отсчета, а значит, не зависит от того, движется он или покоится.

Сила взаимодействия F двух неподвижных точечных зарядов q1 и q2 в вакууме направлена вдоль линии, соединяющей оба заряда, прямо пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропор­ци­ональна квадрату расстояния между ними:

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора единиц измерения. В системе СИ

электрическая постоянная

(1)

Действие электрического поля на помещенный в него заряд является основным его свойством.

Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, называется электростатическим (ЭСП).

Характеристики ЭСП в вакууме:
напряженность (векторная) и потенциал (скалярная)

Следует из опытного факта:

напряженности полей одного из зарядов в отсутствии другого

− объемная плотность зарядов.

Свойства силовых линий:

- всегда начинаются на «+» зарядах и заканчиваются на «-» ;

- густота силовых линий пропор­ци­о­нальна напряженности электрического поля;

- не пересекаются.

Работа по перемещению заряда q0 из точки 1 в точку 2:

Такое поле называется потенциальным, а кулоновская сила – консерва­тив­ной.

(3)

Если циркуляция поля равна нулю, то поле является потенциальным.

(4)

Потенциалом называется скалярная величина, характеризующая энергию, которой обладает заряд, помещенный в данную точку поля, и численно равная потенциальной энергии единичного положительного заряда в этой точке поля:

(5)

(5а)

Потенциал поля точечного заряда:

Потенциал поля, создаваемого системой точечных зарядов, равен алгебраической сумме потенциалов, создаваемых каждым зарядом в отдельности

Свойства:

(6)

Свойства эквипотенциальных поверхностей

- работа, совершаемая по перемещению заряда вдоль этой поверхности, равна нулю;

- кулоновская сила направлена перпен­дику­лярно этой поверхности;

- эквипотенциальные поверхности не пере­сека­ются;

- густота линий равного потенциала про­пор­­ци­о­нальна градиенту напряженности электри­ческого поля.

(7)

Для непрерывно распределенного заряда с объемной плотностью ρ = dQ/dV , Кл/м3:

(12)

(13)

Е=0, поле внутри сферы отсутствует

Вне сферы (r > R):

Поверхностно заряженная сфера

(14)

(15)